Fügeverbindung zweier Bauteile

Abstract

 Es wird eine Fügeverbindung zweier Bauteile (1,2) beschrieben, bei der der eine Fügepartner den anderen Fügepartner elastisch verformt. Ziel ist eine zentrierte und spielfreie Verbindung der beiden Bauteile (1,2). Die Erfindung läßt sich in zweckmäßiger Weise im Kraftfahrzeugbau anwenden, nämlich bei der spielfreien Verbindung einer Gelenkwelle mit einer Getriebewelle.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Fügeverbindung zweier Bauteile nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

[0002] Der bekannte Stand der Technik sieht Fügeverbindungen zweier rotierender Elemente am Beispiel der Koppelung einer Gelenkwelle im Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Hinterachsgetriebe durch Spielpassung der zu fügenden Elemente vor. Durch das Spiel in der Passung kann ein Mittenversatz entstehen, welcher zu Unwuchten im Antriebsstrang führt. Die Folge sind unangenehme Schwingungen im Fahrzeuginnenraum.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es daher, zwei rotierende Elemente so ineinanderzufügen, daß entstehende Unwuchten minimiert werden.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fügeverbindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0005] Durch die elastische Verformung des einen Fügepartners durch den anderen ergibt sich nach dem Fügevorgang eine eindeutige, zentrierten Lage der beiden Teile zueinander. Es wird dadurch sichergestellt, daß durch das Koppeln der beiden Bauteile die Entstehung von Unwuchten vermieden werden. Bei einer Anwendung im Kraftfahrzeug verbessert sich dadurch die Akustik im Fahrzeuginnenraum.

[0006] Durch die elastische Verformung können desweiteren die Passungstoleranzen größer gehalten werden, was sich kostengünstig in der Fertigung auswirkt. Außerdem ergibt sich durch diese elastische Aufweitung der Aufnahmeöffnung der Vorteil, daß im Montagefall die Teile ohne weiteres ausgetauscht werden können.

[0007] Die erfindungsgemäße Fügeverbindung läßt sich ganz allgemein anwenden. Dabei ist immer der Fügepartner als Welle im Sinne der vorliegenden Beschreibung anzusehen, der den Zentrierkragen des anderen Partners aufweitet.

[0008] Die Erfindung eignet sich in besonderem Maße für das Fügen einzelner Bauteile im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges. Dabei kann es sich um die Verbindung von Kardangelenken und/oder sonstigen Gelenken mit der Antriebswelle bzw. entsprechenden Getriebewellen des Verteilergetriebes oder Schaltgetriebes handeln. Bei einem solchen Verwendungsfall ergeben sich weitere Vorteile der Erfindung.

[0009] Die Anforderungen an die Wuchtqualität einer Gelenkwelle werden reduziert, Reklamationen verringert und schließlich wird die Lebensdauer für benachbarte Bauteile aufgrund der geringeren Unwucht und der damit verbundenen Schwingungen positiv beeinflußt. Insgesamt führen all diese Punkte zu einer Reduzierung der Herstellungs- bzw. Betriebskosten eines solchen Fahrzeuges.

[0010] In einer zweckmäßigen Ausführung weist ein Zentrierkragen an seiner die Aufnahmeöffnung bildenden Innenwandung in Fügerichtung eine Hinterschneidung auf. Damit wird einmal die Elastizität des Zentrierkragens erhöht. Zum anderen verringert sich auch die Fügekraft. Um die Elastizität noch weiter zu erhöhen, ist es zweckmäßig, den Zentrierkragen in seinem Querschnitt an gezielten Stellen zu schwächen. Das kann einmal durch eine radiale Einschnürung erfolgen, die am Außenumfang des Zentrierkragens vorgenommen wird.

[0011] Um das Zentrieren während des Fügevorgangs zu erleichtern, ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung die Welle an ihrer der Aufnahmeöffnung zugewandten Stirnseite zu einem Zentrierkegel ausgeformt.

[0012] Durch die zuvor erwähnten Maßnahmen der Querschnittsverringerung und der Hinterschneidung wird, wie erwähnt, in vorteilhafter Weise die Fügekraft reduziert. Dieses Ziel läßt sich auch anderweitig erreichen, nämlich durch eine Ausgestaltung, bei der der Zentrierkragen in mehrere, über den Umfang verteilte Segmente aufgelöst ist.

[0013] Vorteilhaft kann es desweiteren sein, die Innenwandung des Zentrierkragens, ob nun als Vollkragen oder als Segmente ausgeführt, mit einer Beschichtung mit hoher Gleitfähigkeit zu versehen. Diese Beschichtung kann ein weiches Metall wie zum Beispiel Zink sein. Es sind aber auch Kunststoffbeschichtungen einsetzbar, ebenso kann eine Kombination aus Metall und Kunststoffbeschichtung verwendet werden.

[0014] Soweit eine geringfügige, plastische Verformung die elastische Verformung des Zentrierkragens überlagert, ist dies unschädlich, solange die Vorteile der Erfindung erzielt werden.

[0015] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Maßnahmen vorgesehen für das Demontieren der beiden gekoppelten bzw. gefügten Teile. Zu diesem Zweck ist am Umfang der Welle wenigstens eine Eingriffsöffnung für ein Demontagewerkzeug vorgesehen. Im einfachsten Fall kann die Eingriffsöffnung durch eine umlaufende Radialnut gebildet sein.

[0016] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, die anhand der Zeichnung genauer erklärt werden. Es zeigen:

Figur 1

die Koppelstelle zwischen einer Gelenkwelle eines Kraftfahrzeuges und einer Antriebswelle eines Ausgleichsgetriebes und

Figur 2

in vergrößertem Maßstab, die in Figur 1 mit Kreis A dargestellten zu fügenden Abschnitte mit einer ersten Ausführungsform des Zentrierkragens.

[0017] Die Figur 1 zeigt einen Abschnitt 1 einer Gelenkwelle eines Kraftfahrzeuges. Der Abschnitt 1 ist über noch zu beschreibende Bauteile mit der Antriebswelle 2 eines nicht weiter dargestellten Differentialgetriebes gekoppelt. Im Bereich der Koppelung trägt der Abschnitt 1 der Gelenkwelle ein Kugelgelenk mit einem Gelenkaußenring 3. Das Kugelgelenk steht in drehfester Verbindung mit dem Abschnitt 1, jedoch läßt es aufgrund seiner Bauart eine Winkelbeweglichkeit des Abschnitts 1 gegenüber dem Gelenkaußenring 3 zu.

[0018] Der Gelenkaußenring 3 stellt im Sinne der Erfindung das eine zu fügende Bauteil, nämlich die Welle dar.

[0019] Das andere zu fügende Bauteil ist durch einen Befestigungsflansch 4 gebildet, der wiederum verdrehfest auf der Antriebswelle 2 sitzt. Dabei weist der Befestigungsflansch 4 eine Aufnahmeöffnung 5 auf, in die der Gelenkring 3 eingefügt ist. Es wäre auch möglich, die Teile so auszulegen, daß die Aufnahmeöffnung auf der Gelenkseite liegt. Mehrere über den Umfang verteilte Befestigungsschrauben 11, von denen nur eine in Figur 1 stellvertretend für alle erkennbar ist, halten die ineinander gefügten Teile zusammen. Die sonstigen Einzelheiten der Figur 1 sind von üblicher Ausführung und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

[0020] Die Außenabmessungen des Gelenkringes 3 sind gegenüber den Innenabmessungen der Aufnahmeöffnung 5 so dimensioniert, daß beim Fügevorgang der Gelenkring 3 die Aufnahmeöffnung elastisch aufweitet.

[0021] Die gefügten Bauteile sind in Figur 2 in vergrößertem Maßstab bruchstückhaft erkennbar. Die Aufnahmeöffnung 5 des Befestigungsflansches 4 wird durch einen umlaufenden kreisförmigen Zentrierkragen 6 definiert. An seiner Innenwandung weist der Zentrierkragen 6 in Fügerichtung - sie ist in Figur 2 durch den Pfeil 7 dargestellt ist - eine Hinterschneidung 8 auf. Am Außenumfang und gegenüberliegend der Hinterschneidung 8 ist am Zentrierkragen 9 außerdem eine radiale Einschnürung 9 vorgesehen. Auf diese Weise erhält der Zentrierkragen 6 die für den Fügevorgang notwendige Elastizität.

[0022] Der Gelenkring 3 ist an seiner der Aufnahmeöffnung 5 zugewandten Stirnseite zu einem Zentrierkegel 10 ausgebildet. Er fädelt sich dadurch beim Fügevorgang in die Aufnahmeöffnung 5 ein und zentriert sich automatisch, da der Zentrierkragen 6 über seinen ganzen Umfang in gleicher Weise elastisch nachgibt bzw. sich aufweitet.

[0023] Die Fügekraft kann durch ein spezielles Fügewerkzeug aufgebracht werden. Andererseits ist es möglich, durch das gleichzeitige Anziehen zweier, um 180° am Umfang verteilt angeordneter Befestigungsschrauben 11 den Gelenkring 3 in die durch den Zentrierkragen 6 gebildeten Aufnahmeöffnung 5 hineinzuzwängen.

[0024] Um die gefügten Teile wieder voneinander lösen zu können, sieht der Gelenkring 3 nach Figur 1 eine Eingriffsöffnung 13 an seinem Außenumfang vor. Die Eingriffsöffnung ist so angebracht, daß sie bei gefügten Zustand teilweise vom Zentrierkragen des Befestigungsflansches 4 überdeckt wird.

[0025] Zum Lösen des Gelenkringes 3 vom Befestigungsflansch 4 läßt sich - nachdem die Schrauben 11 entfernt sind - ein Demontagewerkzeug 14 mit seiner Spitze in die Eingriffsöffnung 13 einführen. Durch Aushebeln, das heißt durch Bewegen des Demontagewerkzeuges 14 in Pfeilrichtung 15, wird der Gelenkring 3 aus der Aufnahmeöffnung 5 herausgedrückt. Dabei dient der Zentrierkragen als Widerlager für das Demontagewerkzeug 14.

Ansprüche

1. Fügeverbindung zweier Bauteile, insbesondere Verbindung einer Gelenkwelle eines Kraftfahrzeuges mit einer Getriebewelle, bei der das eine Bauteil als Welle in eine Aufnahmeöffnung des anderen Bauteils eingeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (5) durch einen Zentrierkragen (6) gebildet ist und daß die Außenabmessungen der Welle (Gelenkaußenring 3) gegenüber den Innenabmessungen der Aufnahmeöffnung (5) so dimensioniert sind, daß beim Fügevorgang die Welle den Zentrierkragen (6) des anderen Bauteils elastisch aufweitet.

2. Fügeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierkragen (6) an seiner die Aufnahmeöffnung (5) bildenden Innenwandung in Fügerichtung (7) eine Hinterschneidung (8) aufweist.

3. Fügeverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierkragen (6) eine seine Elastizität erhöhende Querschnittsverringerung aufweist.

4. Fügeverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Zentrierkragen (6) im Bereich seines Außenumfangs eine radiale Einschnürung (9) vorgesehen ist.

5. Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle an seiner der Aufnahmeöffnung (5) zugewandten Stirnseite einen Zentrierkegel (10) ausbildet.

6. Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierkragen als einzelne in Umfangsrichtung angeordnete Segmente ausgelegt ist.

7. Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Zentrierkragens (9) eine die Fügekraft reduzierende Gleitbeschichtung trägt.

8. Fügeverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metall- und/oder Kunststoffbeschichtung vorgesehen ist.

9. Fügeverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtung Zink dient.

10. Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Welle wenigstens eine, nach dem Fügevorgang vom Zentrierkragen nicht oder nur teilweise verdeckte Eingriffsöffnungen (13) für ein Demontagewerkzeug (14) vorgesehen ist.

Zeichnung